Zdravím všechny milovníky mikrokontroléru domácí. Pokud jste šťastným majitelem domácího akvária, pak vás asi bude tento článek zajímat. V něm podrobně popíšu celý proces vytváření jednoduchého, ale velmi užitečného domácího - aquacontrolleru, který má usnadnit život majiteli malého podvodního světa.
Jak víte, jakýkoli úspěšný projekt začíná přípravou technických specifikací. Níže jsou uvedeny základní požadavky a funkce, které jsem chtěl získat od aquacontrolleru:
- nízké náklady a dostupnost součástí;
- přizpůsobitelný čas pro zapnutí a vypnutí světla v akváriu;
- režim podávání (filtr se vypne a automaticky se spustí po 15 minutách);
- zařazení plánu krmení;
- měření teploty a vlhkosti okolního vzduchu (jako doplněk);
- zobrazení aktuálního data, času a dalších parametrů na LCD displeji;
- správa a nastavení parametrů pomocí menu pomocí 4 tlačítek (Nahoru, Dolů, Ok, Storno);
- přizpůsobitelný čas pro zapnutí a vypnutí světla v akváriu;
- režim podávání (filtr se vypne a automaticky se spustí po 15 minutách);
- zařazení plánu krmení;
- měření teploty a vlhkosti okolního vzduchu (jako doplněk);
- zobrazení aktuálního data, času a dalších parametrů na LCD displeji;
- správa a nastavení parametrů pomocí menu pomocí 4 tlačítek (Nahoru, Dolů, Ok, Storno);
Na základě výše uvedeného se zrodil obvod znázorněný na obrázku 1.
Obrázek 1 - Elektrické schéma aquacontrolleru
Hlavním prvkem je deska Arduino Prominizískané v Číně. Jak se ukázalo později, byl na něj nainstalován řadič ATMega168 místo ATMega328. To mě přimělo pohrávat si s optimalizací programu, protože se ukázalo, že je pro tento ovladač nesnesitelný kvůli poloviční velikosti paměti flash.
Pro zobrazení informací byl vybrán známý dvouřádkový 16-znakový LCD displej. V projektu je připojen Arduino na 4-vodičové datové sběrnici.
Digitální senzor je zodpovědný za měření teploty a vlhkosti. 11th. Pro domácí potřeby to stačí. Ve skutečnosti nemá konkrétní účel a je přidán čistě jako doplněk k celkovému obrazu.
K ovládání zářivky a filtru jsem použil dva simistorové kanály vytvořené na svazku opto-simistoru MOC3063 a výkonový simistor BT137-600E. To nám umožnilo zbavit se obvodu mechanických relé, pro které z nějakého důvodu necítím soucit.
Ovládací tlačítka jsou normální hodiny, aniž by byly fixovány.
Protože všechna nastavení jsou vázána na konkrétní časové období, musí zařízení nutně obsahovat hodiny reálného času.V tomto případě jsem použil modul Tinyrtc na základě mikroobvodu DS1703. Modul je řízen protokolem i2c a obsahuje konektor pro instalaci baterie, který vám umožní uložit datum a čas při vypnutí napájení. Externí posuv modulu je zobrazen na fotografii č. 2
Foto č. 2 - modul hodin v reálném čase
Takže jsou definovány požadavky, schéma je sestaveno - můžete přejít do fáze návrhu desky plošných spojů. Online služba EasyEda mi úspěšně pomohla tento úkol zvládnout. Abych se neobtěžoval vrtáním otvorů, rozhodl jsem se umístit všechny proudem nesoucí stopy a komponenty do horní vrstvy. Poté, co jsem v editoru trochu zakroutil, dostal jsem design DPS s pouhými třemi propojkami. Vzhled desky je vidět na obrázku 3.
Obrázek 3 - Vzhled desky plošných spojů aquacontrol
Ti, kteří chtějí projekt opakovat, si mohou stáhnout soubor PCB z tohoto odkazu:
Zobrazit online soubor:
Zobrazit online soubor:
Na jaké body byste tedy měli věnovat pozornost. Odpor R4 a R8 - dvojče, všechny ostatní jsou vyrobeny SMD bydlení 1206. Tlačítka hodin mají velikost 12x12. Deska má také čínský měnič napětí 220V / 5V, jehož vzhled je znázorněn na fotografii č. 4.
Foto č. 4 - měnič napětí 220V / 5V.
Displej LCD a modul hodin v reálném čase se plánují namontovat na palubní stojany, jejichž roli jsem úspěšně plnil řezanými plastovými hmoždinkami.
K tomu jsou definovány všechny funkce instalace a zbývá pouze přenést desku z obrazovky monitoru do našeho fyzického světa. K tomu byla zvolena známá metoda. LUT, což znamená přítomnost laserové tiskárny a žehličky. Pro ty, kteří nejsou obeznámeni s touto technologií budoucnosti, bude popsán proces vytvoření desky plošných spojů v mé koupelně.
Takže pro začátek hledejte jakýkoli časopis s lesklými stránkami nebo listem fotografického papíru. Vytiskneme desku na laserovou tiskárnu, aniž bychom ji zapomněli převrátit. Připravíme kus skleněného texalitu potaženého fólií podle velikosti blanku a měděný povrch brousíme jemně zrnitým smirkovým papírem, aby zářil. Mělo by to být něco podobného (foto číslo 5).
Foto č. 5 - deska je připravena k překladu výkresu
Dále otočíme výtisk na fólii a aplikujeme ji na DPS. Poté papír jedeme horkou žehličkou asi 3 minuty. Doba zahřívání se zde může lišit v závislosti na teplotě železa a zkušenosti umělce tohoto tajného rituálu. Vizuálně to vypadá takto (foto č. 6):
Foto č. 6 - přenos obrázku na povrch fólie
Po pevném přilnutí papíru k desce plošných spojů vypněte žehličku a nechte desku plošných spojů vychladnout. Nyní musíte pečlivě odstranit vrstvu papíru a současně nepoškodit lepivý toner. Aby byl případ úspěšný, musí být papír navlhčen a odstraněn válcováním s prsty. Tento proces je jasněji znázorněn na fotografii č. 7.
Foto č. 7 - odstranění papíru z desky plošných spojů
Někdy se stává, že na některých místech se toner jednoduše nelepí. V tomto případě lze tyto oblasti doplnit trvalou značkou. Foto č. 8 ukazuje desku po vyjmutí papíru. Vezměte prosím na vědomí, že v levé horní části není žádná část obrázku, která bude následně výše uvedeným způsobem obnovena.
Foto č. 8 - deska po odstranění papíru
Po odstranění všech nepříjemných okamžiků můžete začít leptat. K tomu jsem použil řešení chloridu železitého jako jednu z nejdostupnějších a nejbezpečnějších možností. Po vyleptání desky ji důkladně opláchněte rozpouštědlem, aby se ze stop odstranil toner. Potom znovu očistíme jemným brusným papírem, odmaštěním a cínem. Výsledek je uveden na fotografii č. 9.
Foto č. 9 - deska je připravena k instalaci rádiových komponent
Jedna z hlavních fází je dokončena. Další fází je instalace a pájení rádiových komponent. Je to kreativní a čistě individuální proces. Máte-li jakékoli dotazy, jsem připraven na ně odpovědět v komentářích, ale nyní vám ukážu, co mám (foto 10):
Foto č. 10 - deska s utěsněnými komponenty
Jak jsem psal výše, displej a modul hodin jsou nad deskou zdviženy plastovými stojany vyrobenými z hmoždinek pro rychlou instalaci a jejich kontakty jsou připájeny k desce tenkými dráty.Čidlo teploty a vlhkosti se zobrazuje samostatně na horní straně zařízení. Podle mého názoru budou s tímto uspořádáním hodnoty přesnější. U světelných kanálů a filtru jsou ve spodní části desky zobrazeny dva externí vývody. Také výška knoflíků nebyla dostatečná, takže je plánuji zvětšit plastovými pouzdry. Po několika manipulacích se zařízení projeví téměř hotovým vzhledem, viz obrázek č. 11.
Foto č. 11 - aquacontroller bez krytu
Před zapečetěním horní části pouzdra musíte firmware napsat Arduino ProMini. Za tímto účelem jsem na desku připojil kolíky spojené s kontakty Vcc, GND, Rx a TX. Chcete-li programovat Arduino ProMini nejjednodušší použití USB programátor, ale toto nebylo k dispozici. Jeho role byla úspěšně vykonávána jinou radou Arduino uno s odstraněným ovladačem. Nebudu se zabývat podrobnostmi tohoto procesu, protože na internetu je k tomuto tématu mnoho článků. Pro přehlednost dám pouze fotografii č. 12.
Foto č. 12 - příprava na firmware
Nyní pojďme mluvit o samotném programu. Po zapnutí napájení se zobrazí hlavní obrazovka. Zobrazuje informace o aktuálním datu, čase, teplotě a vlhkosti. Také se zobrazuje několik speciálních znaků v závislosti na aktuálním stavu systému, konkrétně: světlo svítí - ikona slunce; ikona světla - měsíc; filtr zapnut - ikona filtru; probíhá krmení - ikona ryby. Když kliknete na OK, uživatel vstoupí do nabídky, kde je možné konfigurovat parametry jako:
- režim ovládání osvětlení. V této části můžete světlo zapnout a vypnout ručně výběrem odpovídající položky nabídky a také nastavit naplánované doby zapnutí a vypnutí.
- režim ovládání filtru. Umožňuje ruční zapnutí a vypnutí filtru, vyberte funkci „krmení“ (plstění) a nastavte rozvrh krmení. V režimu podávání se filtr zastaví a obnoví se automaticky po 15 minutách.
- nastavení aktuálního data.
- nastavení aktuálního času. Data data a času jsou zaznamenána v hodinovém modulu a pokud je napájení vypnuto, nebudou resetovány, pokud je v něm vložena baterie.
Pro lepší pochopení je na obrázku 13 znázorněna struktura nabídky.
- režim ovládání osvětlení. V této části můžete světlo zapnout a vypnout ručně výběrem odpovídající položky nabídky a také nastavit naplánované doby zapnutí a vypnutí.
- režim ovládání filtru. Umožňuje ruční zapnutí a vypnutí filtru, vyberte funkci „krmení“ (plstění) a nastavte rozvrh krmení. V režimu podávání se filtr zastaví a obnoví se automaticky po 15 minutách.
- nastavení aktuálního data.
- nastavení aktuálního času. Data data a času jsou zaznamenána v hodinovém modulu a pokud je napájení vypnuto, nebudou resetovány, pokud je v něm vložena baterie.
Pro lepší pochopení je na obrázku 13 znázorněna struktura nabídky.
Obrázek №15 - struktura menu aquacontrolleru.
Stáhněte si firmware pro Arduino Pro Mini a všechny potřebné knihovny mohou být tento odkaz
Po zapsání programu do mikrokontroléru můžete případ uzavřít a pokračovat v testech v reálných podmínkách. Před napsáním tohoto článku uplynulo asi týden provozu. Aquacontroller fungoval perfektně, bez jakýchkoli poruch, což mi ušetřilo neustálé tahání vidlic, pokud je to nutné, aby krmilo ryby nebo zhaslo světla. Výsledek mého úsilí je uveden na fotografii č. 16.
Foto č. 16 - aquacontroller v provozu